В эксперименте получен стабильный электронный 2D-газ

Об открытии, которое может иметь значительные последствия для будущих поколений микроэлектронных устройств, сообщают сотрудники Венского Технологического института. Им удалось получить стабильный двумерный электронный газ в титанате стронция. В тонком приповерхностном слое этого материала электроны могут перемещаться свободно и принимать различные квантовые состояния.

Если этот материал рассечь под определенным углом, атомы в поверхностном слое образуют структуру, отличающуюся от той, которая характерна для его объема. «Внутри, с каждым атомом титана соседствуют шесть атомов кислорода, тогда как на поверхности каждый атом титана соединяется только с четырьмя атомами кислорода», — пишет профессор Ульрик Диболд (Ulrike Diebold). Этим объясняется значительная химическая стабильность поверхности: обычно такие материалы разрушаются в контакте с водой или кислородом.

При облучении электромагнитными волнами этой поверхности, из нее удаляются атомы кислорода. Их недостаток восполняет миграция кислорода из объема материала, где, в свою очередь, создается дефицит кислорода и избыток электронов (экспериментальная часть работы проводилась с использованием синхротрона BESSY в Берлине).

Электроны под поверхностью могут перемещаться свободно и носят название электронного газа. На его наличие ранее указывал ряд экспериментов, но до сих пор получить стабильный поверхностный электронный газ не представлялось возможным. В зависимости от интенсивности излучения количество электронов меняется. Помимо этого, настраивать электронные свойства материала можно, добавляя в него различные атомы.

Электронный газ в титанате стронция демонстрирует множество разнообразных энергетических структур, их изучение станет темой дальнейших исследований. Некоторые из этих энергетических зон, как предполагают авторы работы, могут порождать интересные магнитные эффекты или сверхпроводимость.

Стратегія охолодження ЦОД для епохи AI